4、压力容器设计课件

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1、《过程设备设计》第四章14.1概述安全性（可靠性）与经济性的统一，在充分保证安全的前提下，尽可能做到经济。4.1.1设计要求4、压力容器设计图样、技术条件、强度计算书，必要时还包括设计说明书、安装使用说明书、应力分析报告等。4.1.2设计文件强度计算书的内容：设计文件、所用规范和标准、材料与腐蚀裕量、计算厚度与名义厚度、计算应力2技术图样（纸）的内容：总图和零件图总图上应注明下列内容：压力容器名称、类别设计条件使用年限主要受力零件的材料及有关要求主要特性参数(容积、换热面积等)制造要求热处理要求防腐蚀要求无损检测要求耐压试验和气密性试验要求安全附件规格铭牌的安装位置包

2、装和运输要求现场组焊和安装要求34.1.3设计条件由设计任务书提供的原始数据和工艺要求，设计条件常用设计条件图表示。设计条件图主要包括：设备简图设计要求接管表设备简图示意性地画出：主要内件形状、部分结构尺寸、接管位置、支座形式4介质学名或分子式；主要成分；相对密度；危害性工作压力；工作温度；环境温度压力和温度工作介质操作方式与要求连续操作还是间歇操作；压力、温度是稳定还是波动；压力、温度的波动范围和波动频率；每年的开车、停车次数设计要求主要包括：容积、材料、腐蚀速率、设计寿命、是否带安全附件、是否保温其它第4章压力容器设计5换热器条件图还应注明换热管规格、长度、根数及

3、排列方式、换热面积与程数等塔型（板式塔或填料塔）塔板数量及间距基本风压地震设计烈度场地的地质条件塔设备条件图还应注明搅拌器条件图还应注明搅拌浆叶形式转速及转向轴功率等64.2设计准则4.2.1压力容器失效压力容器在规定的使用环境和时间内（正常使用），因尺寸、形状或材料性能发生改变而产生泄漏、过度变形或断裂的现象（正常损坏），称为压力容器失效。压力容器失效形式a.强度失效韧性断裂——断裂应力接近材料强度极限，断口壁厚减薄，整体鼓胀脆性断裂——断裂应力远低于材料强度极限，断口平齐、无整体鼓胀疲劳断裂——应变应力远低于材料强度极限，一般先漏后断裂蠕变断裂——高温下的理论应力

4、低于材料强度极限、壁厚减薄，整体鼓胀腐蚀断裂——腐蚀下的理论应力低于材料强度极限，壁厚减薄。第4章压力容器设计7b.刚度失效c.失稳失效d.泄漏失效——接头处的密封失效失效判据与设计准则a.失效判据——判别是否失效的依据。b.设计准则——根据给定的设计条件（工作状态），确定一定的安全（不失效）程度，限制压力容器的应力、应变等不能超过材料所能承受的应力、应变等的标准原则84.2.2强度失效设计准则弹性失效设计准则只要达到材料的屈服强度，压力容器就失效。σeqi≤[σ]t式中：σeqi——根据压力容器载荷的大小和性质，由力学分析算出的压力容器的正应力，称为计算应力[σ]t

5、——在设计温度t下，压力容器材料的屈服强度，由试验获得，从材料手册中查出，称为许用应力弹性失效设计准则适用于沿壁厚方向各处应力相等的构件，如内压薄壁圆筒。9压力容器工作时的应力为复杂应力，而压力容器通常采用韧性材料制造。根据复杂应力强度理论，第一、二强度理论适于脆性材料，第三、四强度理论适于韧性材料，故第三、四强度理论适于压力容器设计。因此弹性失效设计准则可分别表达为σeqi=σ1－σ3≤[σ]t式中：σ1>σ2>σ3σeqi=σ1≤[σ]t第三强度理论，又称为最大切应力准则第四强度理论，又称为形状改变比能准则以前常用的简单算式，目前仍在广泛沿用。第一强度理论，又称为

6、最大拉应力准则10塑性失效设计准则只有壁厚方向各处的应力都达到屈服强度（全屈服），压力容器才失效对于厚壁压力容器，当内壁处屈服时，外壁处仍为弹性状态甚至不受力，若按弹性设计准则设计，得到的壁厚值会很大，造成浪费。塑性失效设计则适于厚壁压力容器设计。塑性失效设计准则以容器承受的介质的压力表示：p——设计压力，由设计条件给定的工作压力乘以系数算出pso——全屈服压力，为压力容器材料在需要的壁厚上全部达到屈服强度时所对应力的介质的压力nso——全屈服安全系数式中：11爆破失效设计准则只要达到材料的断裂强度，压力容器在介质压力作用下就爆破失效压力容器常用韧性材料制造，其断裂强

7、度一般大于屈服强度，再考虑应变硬化现象和较大的壁厚，断裂强度要大于全屈服强度。按爆破失效设计准则设计的厚壁压力容器的壁厚，比按塑性失效设计准则较薄，更经济。p——设计压力，意义同前pb——爆破压力，为压力容器材料达到断裂强度发生爆破时所对应的介质压力nb——爆破安全系数式中：12弹塑性失效设计准则疲劳失效设计准则蠕变失效设计准则脆性断裂失效设计准则刚度失效设计准则稳定失效（失稳）设计准则泄漏失效设计准则134.3常规设计4.3.1概述设计思想按弹性失效设计准则中的最大拉应力设计准则——内压容器按稳定失效设计准则——外压容器采用多种修正系数——产生边缘